W cichym parku przemysłowym niedaleko Vancouver maszyna wielkości niedużego domu próbuje napisać podręcznik energii od nowa.
Jej twórcy wierzą, że potrafi zamienić przegrzany gaz, ciekły metal i pierścień mechanicznych tłoków w technologię elektrowni. A teraz Kanada wspiera ten zakład w sposób, na który żaden inny kraj jeszcze się nie odważył: wysyłając wyspecjalizowaną firmę fuzyjną na giełdę.
Kanadyjski zakład o fuzję wchodzi na rynki publiczne
Kanadyjski start-up General Fusion przygotowuje się do debiutu na północnoamerykańskiej giełdzie poprzez fuzję ze Spring Valley Acquisition Corp - spółką typu SPAC, która już jest notowana.
Transakcja uczyniłaby Kanadę pierwszym krajem, w którym notowana jest na giełdzie „czysta” (pure‑play) firma zajmująca się fuzją jądrową, skoncentrowana wyłącznie na komercyjnej fuzji, a nie na szerszych działaniach energetycznych czy przemysłowych.
Wycena General Fusion w tej transakcji sięga około 1 mld dolarów, co sygnalizuje, że fuzja zaczyna być wyceniana jak poważny zakład energetyczny, a nie tylko eksperyment z fizyki.
Proponowane połączenie daje General Fusion dostęp do około:
- Około 100 mln euro z nadsubskrybowanej prywatnej rundy finansowania
- Prawie 220 mln euro z rezerw gotówkowych SPAC, przy założeniu ograniczonej skali umorzeń (wycofań) inwestorów
Środki te są przeznaczone na konkretny cel: dokończenie i uruchomienie dużego urządzenia demonstracyjnego firmy, znanego jako Lawson Machine 26, czyli LM26.
Demonstrator w pełnej skali zbudowany jak maszyna przemysłowa
Lawson Machine 26 i wyścig po dodatni bilans energii
LM26 jest już zmontowana i wchodzi w fazę testów. To pierwsza wielkoskalowa demonstracja podejścia General Fusion, nazywanego fuzją z namagnesowanym celem (magnetized target fusion, MTF).
Chodzi nie tylko o to, by na krótko zapalić reakcje fuzyjne. Celem jest pokazanie, że urządzenie o wymiarach zbliżonych do komercyjnych może zbliżyć się do warunków potrzebnych do uzyskania dodatniego bilansu mocy - sytuacji, w której energia wytwarzana przez fuzję przewyższa energię dostarczoną do plazmy.
Kampania testowa jest ułożona wokół trzech kluczowych kamieni milowych:
- Osiągnięcie 1 keV (około 10 mln °C), aby wytworzyć i ustabilizować cel plazmowy
- Osiągnięcie 10 keV (około 100 mln °C), gdzie reakcje fuzyjne stają się wydajne
- Zbliżenie się do kryterium Lawsona - kombinacji temperatury, gęstości i czasu utrzymania (konfina-mentu) wymaganych do użytecznej mocy fuzyjnej
Co istotne, LM26 nie jest małym eksperymentem fizycznym. Jej średnica stanowi już około połowy średnicy planowanego systemu komercyjnego. Daje to inżynierom szansę testowania pomp, tłoków, obiegów płynów i koncepcji serwisowania, które byłyby potrzebne w elektrowni podłączonej do sieci.
Budując duże urządzenie na wczesnym etapie, General Fusion chce skrócić dystans między fizyką laboratoryjną a inżynierią elektrowni.
Tłoki zamiast gigantycznych magnesów i laserów
Jak działa fuzja z namagnesowanym celem
Większość projektów fuzyjnych należy do dwóch głównych obozów. Tokamaki i stellaratory używają ogromnych nadprzewodzących magnesów do uwięzienia gorącej plazmy. Instalacje laserowe wykorzystują intensywne impulsy światła do zgniatania maleńkich peletek paliwa.
General Fusion idzie w innym kierunku, który na papierze wygląda niemal staroświecko: opiera się na ciężkich, mechanicznych tłokach.
Wewnątrz sferycznej komory warstwa wirującego ciekłego litu wykłada ścianę wewnętrzną. Wokół sfery znajduje się układ tłoków. W odpowiednim momencie tłoki odpalają i uderzają do środka w ściśle zsynchronizowanym ruchu, wysyłając falę sprężania przez ciekły metal w kierunku centrum.
Zanim to nastąpi, inżynierowie wstrzykują do centralnej wnęki mały, namagnesowany „cel” plazmowy i podgrzewają go. Gdy dociera do niego fala ciśnienia, plazma zostaje gwałtownie ściśnięta do wyższej temperatury i gęstości. W odpowiednich warunkach zapalają się reakcje fuzyjne między izotopami wodoru.
Ciekłometaliczna ściana, która jednocześnie osłania i odbiera energię
Warstwa ciekłego litu pełni dwie kluczowe role:
- Chroni stałą konstrukcję przed intensywnym bombardowaniem neutronami, które w przeciwnym razie uszkadzałoby metale i czyniło je kruchymi.
- Bezpośrednio pochłania energię fuzji w postaci ciepła, które później można wykorzystać do produkcji energii elektrycznej za pomocą konwencjonalnych turbin.
Ponieważ ściana jest ciekła, uszkodzony materiał jest stale odnawiany i usuwany, co rozwiązuje jeden z głównych problemów koncepcji fuzyjnych z pierwszą ścianą stałą.
Ciekły metal zamienia ból głowy związany z uszkodzeniami neutronowymi w wyzwanie z zakresu obsługi płynów - a tym przemysł już potrafi zarządzać na dużą skalę.
Fuzja zaprojektowana jak silnik elektrowni
Kierownictwo General Fusion często porównuje swoje podejście do wytrzymałego silnika diesla dla sieci: mechanicznego, powtarzalnego i zaprojektowanego na długą żywotność, a nie na eksperymentalną finezję.
Zamiast ścigać ekstremalne pola magnetyczne lub coraz bardziej złożone systemy laserowe, firma koncentruje się na synchronizacji tłoków, kontroli dynamiki płynów oraz projektowaniu komponentów, które da się serwisować w rytmie pracy elektrowni.
Cykle miałyby zachodzić mniej więcej raz na sekundę. Każdy impuls wytwarzałby porcję energii fuzyjnej, ogrzewając lit, który następnie przekazywałby ciepło do wtórnej pętli chłodziwa, a ostatecznie do turbin parowych.
Producenci urządzeń przemysłowych dobrze znają tłoki wysokociśnieniowe, maszyny wirujące i gorące ciekłe metale. Ta znajomość - argumentuje General Fusion - powinna utrzymać koszty budowy i utrzymania bliżej tych znanych z konwencjonalnych elektrowni niż kosztów „szytego na miarę” megaprojektu badawczego.
Globalny popyt na energię zmienia równanie
Zacięty wyścig o zaspokojenie rosnących potrzeb elektryczności
Międzynarodowa Agencja Energetyczna (IEA) spodziewa się, że globalny popyt na energię elektryczną wzrośnie o 40–50% do 2035 r., napędzany elektryfikacją transportu, infrastrukturą cyfrową oraz dekarbonizacją przemysłu ciężkiego.
Wiatr i słońce przejmą dużą część obciążenia, ale sieci potrzebują też źródeł, które mogą pracować na żądanie - niezależnie od pogody i pory dnia. Dziś tę rolę pełnią elektrownie gazowe, często o wysokiej emisji.
Fuzja obiecuje alternatywę: kompaktowe elektrownie bezemisyjne, zasilane paliwem pochodzącym z wody morskiej i litu, z minimalną ilością długowiecznych odpadów promieniotwórczych w porównaniu z reaktorami rozszczepieniowymi.
To moment czyni fuzję znów interesującą: cele klimatyczne, rosnący popyt i presja na dostawy gazu popychają rządy do rozważania ryzykownych, ale przełomowych opcji.
Prywatne pieniądze zalewają start-upy fuzyjne
Konkurujące wizje od Kanady po USA
Plan debiutu General Fusion pojawia się w środku fali prywatnych inwestycji w branży fuzyjnej.
W USA Helion Energy, wspierane przez Sama Altmana z OpenAI, niedawno pozyskało około 400 mln dolarów. Helion stawia na szybkie impulsy elektromagnetyczne i bezpośrednią konwersję energii fuzji na elektryczność, bez cyklu parowego.
Dla kontrastu, General Fusion opiera się na ruchu metalu i mechanicznym sprężaniu. Oba podejścia znajdują się poza wielkim, rządowym projektem ITER we Francji, który podąża tradycyjną ścieżką tokamaka.
| Podejście | Kluczowa cecha | Reprezentatywne projekty |
|---|---|---|
| Konfinement magnetyczny (tokamak) | Ciągła plazma uwięziona w silnych polach magnetycznych | ITER, JET, EAST |
| Konfinement inercyjny (lasery) | Peletki paliwa zgniatane ultra‑mocnymi impulsami laserowymi | NIF (USA), LMJ (Francja) |
| Fuzja z namagnesowanym celem (MTF) | Wstępnie namagnesowana plazma sprężana przez tłoki w ciekłym metalu | General Fusion (Kanada) |
Dla rynków ta różnorodność jest sygnałem, że fuzja wychodzi z epoki pojedynczych, państwowych megaprojektów i wchodzi w bardziej konkurencyjną fazę napędzaną przez start-upy.
Co naprawdę oznacza „kryterium Lawsona” i inne fuzyjne żargony
Kryterium Lawsona, często przywoływane w środowisku fuzyjnym, to prosty, ale bezlitosny test. Łączy trzy czynniki: temperaturę plazmy, jej gęstość oraz czas, przez jaki ten gorący stan może być utrzymany.
Po przemnożeniu tych trzech wartości otrzymuje się „potrójny iloczyn” (triple product). Jeśli przekroczy on próg, moc fuzyjna przewyższa straty energii. Jeśli pozostaje poniżej - mamy drogi grzejnik.
Różne koncepcje fuzji podchodzą do tego inaczej. Tokamaki dążą do długich czasów utrzymania przy umiarkowanej gęstości. Systemy laserowe osiągają ekstremalne gęstości, ale tylko przez miliardowe części sekundy. Koncepcja MTF General Fusion próbuje znaleźć środek: krótkie, ale bardzo silne sprężanie plazmy umiarkowanie gęstej i namagnesowanej.
Innym istotnym terminem jest „dodatni bilans energii” (net energy gain). Ostatnie eksperymenty w amerykańskim National Ignition Facility pokazały reakcje fuzyjne produkujące więcej energii niż energia światła laserowego trafiającego w cel. W przypadku elektrowni komercyjnej poprzeczka jest wyższa: całkowita produkcja musi wyraźnie przewyższać energię elektryczną zużywaną przez wszystkie układy napędowe, magnesy, pompy i systemy pomocnicze.
Ryzyka, harmonogramy i jak może wyglądać sieć z fuzją
Mimo ekscytacji inwestorzy fuzyjni mierzą się z dużym ryzykiem. Inżynieria maszyny zdolnej strzelać raz na sekundę przez lata, bez awarii tłoków lub wycieków płynów, pozostaje nieudowodniona. Materiały muszą wytrzymać stałe wstrząsy, intensywne neutrony oraz korozję chemiczną od gorącego litu.
Regulatorzy także uczą się w biegu. Elektrownie fuzyjne nie niosą takiego ryzyka stopienia rdzenia jak reaktory rozszczepieniowe, ale wciąż obejmują elementy promieniotwórcze oraz złożoną obsługę trytu. Ramy licencyjne dopiero zaczynają powstawać w wielu krajach.
Jeśli projekty takie jak LM26 odniosą sukces, sieci w latach 2030. lub 2040. mogą zawierać mieszankę zasobów: wielkie morskie farmy wiatrowe, pola fotowoltaiczne, zaawansowane baterie, magazyny energii długoterminowej oraz kompaktowe elektrownie fuzyjne zlokalizowane przy ośrodkach przemysłowych lub dużych miastach.
Jeden z często omawianych scenariuszy przez planistów energetycznych zakłada, że fuzja nie będzie rywalem OZE, lecz zastępstwem dla energetyki gazowej. W takim układzie stacje fuzyjne pracowałyby podczas długich okresów niskiej wietrzności lub nasłonecznienia, stabilizując w dużej mierze odnawialną sieć bez kosztu węglowego.
Dla Kanady goszczenie pierwszego notowanego „pure‑play” w fuzji jest również ruchem strategicznym. To sygnał, że kraj chce mieć miejsce przy stole w technologii, która - jeśli dojrzeje - może przekształcić nie tylko systemy elektroenergetyczne, ale także przemysł ciężki, produkcję wodoru, a nawet napęd kosmiczny.
Komentarze
Brak komentarzy. Bądź pierwszy!
Zostaw komentarz